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Netzseitige Anforderungen an Erzeugungseinheiten zur ... - 50Hertz

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<strong>Netzseitige</strong> <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> <strong>zur</strong><br />

Gewährleistung eines sicheren Systembetriebes in der<br />

Regelzone 50HzT<br />

Dr. Torsten Haase<br />

50HzT, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

3. SoS-Konferenz – 26.08.2010, Rostock


Inhalt<br />

1. Einleitung 3<br />

<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />

Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />

2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />

Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />

Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />

3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />

Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />

Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />

4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />

Pendeldämpfungsgeräte 17<br />

Fast Valving 19<br />

5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />

Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />

Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />

Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />

6. Zusammenfassung 25<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

2


Einleitung<br />

- Gemäß § 19 Abs. 1 EnWG ist 50HzT verpflichtet, unter Berücksichtigung der nach § 17<br />

festgelegten Bedingungen für den Netz<strong>an</strong>schluss von Erzeugungs<strong>an</strong>lagen technische<br />

Mindest<strong>an</strong>forderungen festzulegen<br />

- Die „Netz<strong>an</strong>schluss- und Netzzug<strong>an</strong>gsregeln“ (NANZR) basieren zudem auf dem<br />

„Tr<strong>an</strong>smissionCode 2007 – Netz- und Systemregeln der deutschen Übertragungsnetzbetreiber“<br />

sowie auf dem „Operation H<strong>an</strong>dbook“ der ENTSO-E<br />

- Alle Typen von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> (EZE), d. h. Onshore-EEG, Offshore-EEG und<br />

konventionelle werden bezüglich ihres Systemverhaltens gleich beh<strong>an</strong>delt<br />

- Es erfolgt keine Privilegierung bzw. Diskriminierung eines speziellen Typs einer<br />

Erzeugungseinheit<br />

- Best<strong>an</strong>dskraftwerke und Kraftwerke mit Antrag auf Netz<strong>an</strong>schluss werden bezüglich ihrer<br />

technischen Möglichkeiten gleich beh<strong>an</strong>delt<br />

• Neue Kraftwerke sind stets nach dem aktuellen St<strong>an</strong>d der Technik zu pl<strong>an</strong>en und zu<br />

betreiben<br />

• Best<strong>an</strong>dskraftwerke müssen die erhöhten technischen <strong>Anforderungen</strong> nur im Rahmen einer<br />

<strong>an</strong>gemessenen wirtschaftlichen Machbarkeit erfüllen<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

3


<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb<br />

- Die Regelfähigkeit der Kraftwerksblöcke sowohl in positive als auch in negative Richtung<br />

entsprechend der auftretenden Leistungsgradienten muss gegeben sein.<br />

- Die im kontinentaleuropäischen Netz der ENTSO-E geltenden Regeln hinsichtlich der<br />

Frequenzhaltung (PRL) und Reserven der Wirkleistungsregelung (SRL, MRL) müssen<br />

eingehalten werden<br />

- Das Sp<strong>an</strong>nungsb<strong>an</strong>d am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt muss unter Einhaltung der<br />

Blindleistungsgrenzen der <strong>Erzeugungseinheiten</strong> eingehalten werden<br />

- Das (n-1)-Kriterium muss sowohl unter stationären als auch dynamischen<br />

Gesichtspunkten eingehalten werden<br />

- Netzfehler jeglicher Art, die in konzeptgemäßer Fehlerklärungszeit geklärt werden, dürfen<br />

nicht zum Trip von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> führen<br />

- Eine ausreichende netzseitige Kurzschlussleistung, die für die Funktionstüchtigkeit des<br />

Netzschutzes unabdingbar ist, muss zu jeder Zeit vorh<strong>an</strong>den sein<br />

- EEG-Erzeugungs<strong>an</strong>lagen (Alt- sowie Neu<strong>an</strong>lagen) inkl. zukünftig Offshore-Windparks<br />

müssen sich nach den Regeln der NANZR systemkonform verhalten<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

4


Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln<br />

- Definition von Best<strong>an</strong>dskraftwerken und neuen Kraftwerken<br />

- Definition von <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> EZE bzgl. der Regelgeschwindigkeit und der Technischen<br />

Mindestleistung<br />

- Konkretisierung der Mindest<strong>an</strong>forderungen <strong>an</strong> die Primärregelfähigkeit von EZE<br />

- Überarbeitung des Kapitels Sp<strong>an</strong>nungsregelung und Blindleistungsbereitstellung von EZE<br />

- Forderung nach netzwirksamer Massenträgheit von EZE (insbes. für EEG-EZE)<br />

- Forderung nach Pendeldämpfungsgeräten in thermischen EZE als stabilitätsverbessernde<br />

Maßnahme<br />

- Forderung nach Fast Valving in thermischen EZE als kraftwerksseitige Stabilitätsmaßnahme,<br />

wenn netzseitige Maßnahmen ausgeschöpft sind<br />

- Konkretisierung und Erweiterung der stabilitäts- und schutzrelev<strong>an</strong>ten Kenngrößen, die<br />

zwischen dem Pl<strong>an</strong>er/Betreiber der EZE und 50HzT abzusprechen sind<br />

- Erweiterung und Präzisierung der Forderungen <strong>an</strong> EZE hinsichtlich der Netzinselbetriebsfähigkeit<br />

und Schwarzstartfähigkeit<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

5


Inhalt<br />

1. Einleitung 3<br />

<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />

Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />

2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />

Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />

Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />

3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />

Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />

Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />

4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />

Pendeldämpfungsgeräte 17<br />

Fast Valving 19<br />

5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />

Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />

Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />

Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />

6. Zusammenfassung 25<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

6


Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz<br />

Brunsbüttel KKB<br />

Iztzehoe<br />

GTB<br />

Wilster<br />

Stade<br />

Dollern<br />

Unterweser/<br />

G<strong>an</strong>derkesee<br />

L<strong>an</strong>desbergen<br />

Itzehoe/<br />

Brokdorf<br />

Kummerfeld<br />

Wilster<br />

Mecklar<br />

Audorf<br />

D82<br />

Steinkohlekraftwerk<br />

Braunkohlekraftwerk<br />

Kernkraftwerk<br />

(SWR)<br />

Gas/Öl-Kraftwerk<br />

HH-Nord<br />

HH-Süd<br />

KKK<br />

Eisenach<br />

Lübeck<br />

HH-Ost<br />

Krümmel<br />

Stadorf/<br />

Lüneburg<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

Wolkramshausen<br />

D83<br />

Helmstedt<br />

Stahlwerk Thüringen<br />

Altenfeld<br />

Goldisthal<br />

Görries<br />

Stendal/West<br />

Hohenwarte<br />

II<br />

Wessin<br />

Perleberg<br />

Förderstedt<br />

Rostock<br />

Wolmirstedt<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

400 kV DC<br />

Herlasgrün<br />

Remptendorf<br />

Redwitz<br />

Bjæverskov<br />

Güstrow<br />

S<strong>an</strong>dtorstraße<br />

Magdeburg<br />

Energinet.dk<br />

KONTEK<br />

ROS A<br />

Putlitz<br />

Bentwisch<br />

Lüdershagen<br />

Siedenbrünzow<br />

Wustermark<br />

Br<strong>an</strong>denburg/<br />

West<br />

Marke<br />

Crossen<br />

Zwönitz<br />

D81<br />

Markersbach<br />

Iven<br />

Lubmin<br />

Nauen Hennigsdorf Malchow<br />

a<br />

b c d<br />

g<br />

e<br />

REUW<br />

Reuter<br />

DE<br />

a<br />

b c d e<br />

g<br />

f<br />

Schönewalde<br />

D84<br />

Hradec<br />

Thyrow<br />

Bertikow<br />

Ragow<br />

Pasewalk<br />

Vierraden<br />

Neuenhagen<br />

Eisenhüttenstadt<br />

f<br />

Preilack<br />

Jänschwalde<br />

JAEN DEF<br />

Graustein<br />

Mikulowa<br />

Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />

Schwarze<br />

Lauchstädt<br />

Taucha<br />

Schkopau SCH AB<br />

Lippendorf<br />

Pulgar<br />

LIP RS<br />

Eula<br />

Großdalzig<br />

Streumen<br />

Pumpe<br />

KSP AB BOX NP<br />

Bärwalde Boxberg<br />

BOX Q Hagenwerder<br />

Niederwartha Schmölln<br />

Röhrs- Freiberg/<br />

Dresden/Süd<br />

Vieselbach<br />

Großschwabhausen<br />

dorf<br />

Nord<br />

Weida<br />

Niederwiesa<br />

Krajnik<br />

CEPS a.s.<br />

PSE-O S.A.<br />

JAEN ABC<br />

D81<br />

KW Rostock 1 x 553 MW<br />

KW Reuter West 2 x 300 MW<br />

D82<br />

KKW Krümmel 1 x 1.402 MW<br />

KKW Brunsbüttel 1 x 806 MW<br />

GTKW Brunsbüttel 4 x 64 MW<br />

D83<br />

KW Schkopau 2 x 450 MW<br />

KW Lippendorf 2 x 920 MW<br />

D84<br />

KW Jänschwalde 6 x 500 MW<br />

KW Schwarze Pumpe 2 x 800 MW<br />

KW Boxberg III (N, P) 2 x 500 MW<br />

KW Boxberg IV (Q) 1 x 900 MW<br />

Installierte Leistung am<br />

Übertragungsnetz 50HzT<br />

MW Brutto<br />

12.857 MW<br />

7


Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz<br />

Brunsbüttel<br />

Iztzehoe<br />

Wilster<br />

Stade<br />

Dollern<br />

Itzehoe/<br />

Brokdorf<br />

Kummerfeld<br />

Wilster<br />

Mecklar<br />

Audorf<br />

D82<br />

Unterweser/<br />

G<strong>an</strong>derkesee<br />

L<strong>an</strong>desbergen<br />

HH-Süd<br />

MOOR AB<br />

Steinkohlekraftwerk<br />

Braunkohlekraftwerk<br />

GuD-Kraftwerk<br />

HH-Nord<br />

Eisenach<br />

Lübeck<br />

HH-Ost<br />

Krümmel<br />

Stadorf/<br />

Lüneburg<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

Wolkramshausen<br />

D83<br />

Helmstedt<br />

Stahlwerk Thüringen<br />

Altenfeld<br />

Goldisthal<br />

Görries<br />

Stendal/West<br />

Hohenwarte<br />

II<br />

Wessin<br />

Perleberg<br />

Rostock<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

400 kV DC<br />

Wolmirstedt<br />

S<strong>an</strong>dtorstraße<br />

Magdeburg<br />

Förderstedt<br />

Herlasgrün<br />

Remptendorf<br />

Redwitz<br />

Energinet.dk<br />

Bjæverskov<br />

KONTEK<br />

Güstrow<br />

Putlitz<br />

Lüdershagen<br />

Bentwisch<br />

Siedenbrünzow<br />

Wustermark<br />

Br<strong>an</strong>denburg/<br />

West<br />

Marke<br />

Crossen<br />

Zwönitz<br />

D81<br />

Markersbach<br />

Iven<br />

Lubmin<br />

Nauen Hennigsdorf Malchow<br />

a<br />

b c d<br />

g<br />

e<br />

Reuter<br />

a<br />

b c d e<br />

g<br />

f<br />

Schönewalde<br />

D84<br />

Hradec<br />

Thyrow<br />

Bertikow<br />

Ragow<br />

Pasewalk<br />

Vierraden<br />

Neuenhagen<br />

Eisenhüttenstadt<br />

f<br />

Preilack<br />

Jänschwalde<br />

Graustein<br />

Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />

Schwarze<br />

Pumpe<br />

Taucha<br />

Bärwalde Boxberg<br />

Lauchstädt<br />

Schkopau<br />

Lippendorf<br />

Streumen<br />

Großdalzig<br />

Pulgar<br />

Eula<br />

Niederwartha<br />

Hagenwerder BOX R<br />

Schmölln<br />

Röhrs- Freiberg/<br />

Dresden/Süd<br />

Vieselbach<br />

Großschwabhausen<br />

dorf<br />

Nord<br />

Weida<br />

Niederwiesa<br />

Krajnik<br />

CEPS a.s.<br />

PSE-O S.A.<br />

Mikulowa<br />

Es sind nur qualifizierte Anträge berücksichtigt,<br />

St<strong>an</strong>d 31.07.2010.<br />

D81<br />

Anträge 9.002 MW<br />

D82<br />

Anträge 2.440 MW<br />

D83<br />

Anträge 660 MW<br />

D84<br />

Be<strong>an</strong>tragte Leistung am<br />

Übertragungsnetz 50HzT<br />

MW Brutto<br />

Anträge 2.570 MW<br />

14.672 MW<br />

8


Thermische EZE – Best<strong>an</strong>d und Anträge am Übertragungsnetz<br />

Brunsbüttel KKB<br />

Iztzehoe<br />

Wilster<br />

Itzehoe/<br />

Brokdorf<br />

Mecklar<br />

Audorf<br />

D82<br />

Eisenach<br />

Lübeck<br />

GTB<br />

Stade<br />

Kummerfeld<br />

Wilster<br />

HH-Nord<br />

Dollern<br />

HH-Ost<br />

Unterweser/<br />

G<strong>an</strong>derkesee<br />

Krümmel<br />

L<strong>an</strong>desbergen<br />

HH-Süd<br />

MOOR AB KKK<br />

Steinkohlekraftwerk<br />

Braunkohlekraftwerk<br />

Kernkraftwerk<br />

(SWR)<br />

Gas/Öl-Kraftwerk<br />

GuD-Kraftwerk<br />

Stadorf/<br />

Lüneburg<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

Wolkramshausen<br />

D83<br />

Helmstedt<br />

Stahlwerk Thüringen<br />

Altenfeld<br />

Goldisthal<br />

Görries<br />

Stendal/West<br />

Hohenwarte<br />

II<br />

Wessin<br />

Perleberg<br />

Rostock<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

400 kV DC<br />

Wolmirstedt<br />

S<strong>an</strong>dtorstraße<br />

Magdeburg<br />

Förderstedt<br />

Herlasgrün<br />

Remptendorf<br />

Redwitz<br />

Energinet.dk<br />

Bjæverskov<br />

KONTEK<br />

ROS A<br />

Güstrow<br />

Putlitz<br />

Lüdershagen<br />

Bentwisch<br />

Siedenbrünzow<br />

Wustermark<br />

Br<strong>an</strong>denburg/<br />

West<br />

Marke<br />

Crossen<br />

Zwönitz<br />

D81<br />

Markersbach<br />

Iven<br />

Lubmin<br />

Nauen Hennigsdorf Malchow<br />

a<br />

b c d<br />

g<br />

e<br />

REUW ReuterDE<br />

a<br />

b c d e<br />

g<br />

f<br />

Schönewalde<br />

D84<br />

Hradec<br />

Thyrow<br />

Bertikow<br />

Ragow<br />

Pasewalk<br />

Vierraden<br />

Neuenhagen<br />

Eisenhüttenstadt<br />

f<br />

Preilack<br />

Jänschwalde<br />

JAEN DEF<br />

Graustein<br />

Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />

Schwarze<br />

Lauchstädt<br />

Taucha<br />

Schkopau SCH AB<br />

Lippendorf<br />

Streumen<br />

Pumpe<br />

KSP AB<br />

Bärwalde<br />

BOX NP<br />

Boxberg<br />

LIP RS<br />

Großdalzig<br />

Pulgar<br />

Eula<br />

Niederwartha<br />

BOX Q Hagenwerder BOX R<br />

Schmölln<br />

Röhrs- Freiberg/<br />

Dresden/Süd<br />

Vieselbach<br />

Großschwabhausen<br />

dorf<br />

Nord<br />

Weida<br />

Niederwiesa<br />

Krajnik<br />

CEPS a.s.<br />

PSE-O S.A.<br />

JAEN ABC<br />

Mikulowa<br />

Es sind nur qualifizierte Anträge berücksichtigt,<br />

St<strong>an</strong>d 31.07.2010.<br />

D81<br />

Best<strong>an</strong>d 1.153 MW<br />

Anträge 9.002 MW<br />

Summe 10.155 MW<br />

D82<br />

Best<strong>an</strong>d 2.464 MW<br />

Anträge 2.440 MW<br />

Summe 4.904 MW<br />

D83<br />

Best<strong>an</strong>d 2.740 MW<br />

Anträge 660 MW<br />

Summe 3.400 MW<br />

D84<br />

Best<strong>an</strong>d 6.500 MW<br />

Anträge 2.570 MW<br />

Summe 9.070 MW<br />

Installierte Leistung am<br />

Übertragungsnetz 50HzT<br />

MW Brutto<br />

27.529 MW<br />

9


Inhalt<br />

1. Einleitung 3<br />

<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />

Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />

2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />

Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />

Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />

3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />

Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />

Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />

4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />

Pendeldämpfungsgeräte 17<br />

Fast Valving 19<br />

5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />

Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />

Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />

Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />

6. Zusammenfassung 25<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

10


Prognose der installierten Kapazität von Onshore- und<br />

Offshore-WEA in der Regelzone 50HzT<br />

Installierte Leistung <strong>an</strong> WEA [ MW ]<br />

26.000<br />

24.000<br />

22.000<br />

20.000<br />

18.000<br />

16.000<br />

14.000<br />

12.000<br />

10.000<br />

8.000<br />

6.000<br />

4.000<br />

2.000<br />

Quelle: EEG-Prognose 50HzT 12/2009<br />

0<br />

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

11


Prognostizierte maximale Änderungsgeschwindigkeiten der<br />

Windeinspeisung und windbereinigten vert. Last im ¼-h Raster<br />

Leistungsgradient [ MW/15min ]<br />

2.000<br />

1.750<br />

1.500<br />

1.250<br />

1.000<br />

750<br />

500<br />

250<br />

0<br />

-250<br />

-500<br />

-750<br />

-1.000<br />

-1.250<br />

-1.500<br />

-1.750<br />

-2.000<br />

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

pos. Gradient Wind neg. Gradient Wind pos. Gradient Last neg. Gradient Last<br />

12


Prognostizierte notwendige Regelgeschwindigkeit des<br />

thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT<br />

Regelgeschwindigkeit Kraftwerkspark [ % PN / min ]<br />

3,6<br />

3,4<br />

3,2<br />

3,0<br />

2,8<br />

2,6<br />

2,4<br />

2,2<br />

2,0<br />

1,8<br />

1,6<br />

1,4<br />

1,2<br />

1.200 1.300 1.400 1.500 1.600 1.700 1.800 1.900 2.000 2.100<br />

Regelleistungsbedarf in [MW]<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

6.000 MW Rotierende Leistung 4.000 MW Rotierende Leistung<br />

Forderungen laut<br />

TC 07 und NANZR<br />

2008<br />

14


Wirkleistungsabgabe<br />

Gaskraftwerk<br />

EEG-EZE<br />

Typ der EZE<br />

Braunkohlekraftwerk<br />

Steinkohlekraftwerk<br />

GuD-Kraftwerk<br />

Kernkraftwerk<br />

Pumpspeicherwerk im<br />

Turbinenbetrieb<br />

* Als Mittelwert innerhalb eines 10-Minuten-Intervalls<br />

Technische<br />

Mindestleistung<br />

[% P N ]<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

50<br />

30<br />

20<br />

20<br />

60<br />

25<br />

0<br />

Regelbereich<br />

der EZE<br />

[% P N ]<br />

50 – 100<br />

30 – 100<br />

20 – 100<br />

20 – 100<br />

60 – 100<br />

25 – 100<br />

0 – 100<br />

Durchschnittliche Leistungsänderungsgeschwindigkeit<br />

*<br />

[% P N /min]<br />

Alle am Übertragungsnetz <strong>an</strong>geschlossenen EZE müssen dauerhaft mit reduzierter Leistungsabgabe zu<br />

betreiben sein. Die Technische Mindestleistung der EZE sollte dabei so gering wie möglich sein.<br />

Weiterhin müssen die EZE stetige Leistungsänderungen über den gesamten Bereich zwischen<br />

Technischer Mindestleistung und Dauerleistung ermöglichen. Abhängig vom verwendeten<br />

Primärenergieträger fordert 50HzT folgende Werte bezüglich der Technischen Mindestleistung, des<br />

Regelbereichs und der Leistungsänderungsgeschwindigkeit von den EZE.<br />

3<br />

4<br />

5<br />

10<br />

4<br />

100<br />

-<br />

15


Inhalt<br />

1. Einleitung 3<br />

<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />

Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />

2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />

Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />

Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />

3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />

Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />

Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />

4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />

Pendeldämpfungsgeräte 17<br />

Fast Valving 19<br />

5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />

Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />

Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />

Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />

6. Zusammenfassung 25<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

16


Pendeldämpfungsgeräte – Power System Stabiliser (PSS)<br />

EZE dürfen durch ihr Regelungsverhalten Polrad- bzw. Netzpendelungen, die im Synchrongebiet<br />

derzeit mit Frequenzen von 0,2 Hz bis 1,5 Hz auftreten, nicht <strong>an</strong>fachen oder verstärken<br />

Für Generatoren von EZE können nach gegenseitiger Absprache Pendeldämpfungsgeräte<br />

(Einrichtungen <strong>zur</strong> Dämpfung von Polrad- bzw. Netzpendelungen) vorgesehen werden, sofern 50HzT<br />

dies <strong>zur</strong> Sicherstellung des <strong>an</strong>forderungsgerechten Betriebes fordert<br />

Erforderliche Eigenschaften von PSS in EZE in der Regelzone 50HzT<br />

- Dämpfung der Eigenfrequenz des Generatorturbosatzes<br />

(local mode) von ca. 0,9 - 1,4 Hz<br />

- Dämpfung des Nord-Süd inter-area-modes im<br />

kontinentaleuropäischen Netz von ca. 0,5 – 0,6 Hz<br />

- Parameter und Wirkungsweise des PSS sind mit<br />

50HzT zu vereinbaren<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

p T<br />

17


Beispiel: Kraftwerksnaher 3-poliger Kurzschluss mit<br />

konzeptgemäßer Fehlerklärungszeit von 150ms<br />

0,4<br />

0,2<br />

0,0<br />

-0,2<br />

-0,4<br />

1,25<br />

1,00<br />

0,75<br />

0,50<br />

0,25<br />

0,00<br />

1,6<br />

1,2<br />

0,8<br />

0,4<br />

0,0<br />

Kraftwerk ohne PSS Kraftwerk mit PSS<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

THDF 125 / 78: Drehzahl Abweichung in Hz<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />

THDF 125 / 78: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

THDF 125 / 78: Elektrische Leistung in p.u.<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

8,0<br />

8,0<br />

8,0<br />

0,4<br />

0,2<br />

0,0<br />

-0,2<br />

-0,4<br />

1,25<br />

1,00<br />

0,75<br />

0,50<br />

0,25<br />

0,00<br />

1,6<br />

1,2<br />

0,8<br />

0,4<br />

0,0<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

THDF 125 / 78: Drehzahl Abweichung in Hz<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />

THDF 125 / 78: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />

0,0 2,0<br />

4,0<br />

6,0 [s]<br />

THDF 125 / 78: Elektrische Leistung in p.u.<br />

8,0<br />

8,0<br />

8,0<br />

18


Fast Valving bei thermischen Kraftwerken<br />

Fast<br />

Valving<br />

Sehr schnelles Schließen der TRV nach Fehlereintritt und gezieltes Öffnen der<br />

TRV nach der tr<strong>an</strong>sienten Phase, um dem System Beschleunigungsenergie zu<br />

entziehen und den Trip der EZE zu verhindern.<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

Sofern die Voraussetzungen für einen<br />

stabilen Betrieb hinsichtlich der<br />

Netzkurzschlussleistung und der<br />

Fehlerklärungszeit bei kraftwerksnahen<br />

Kurzschlüssen nicht<br />

gegeben sind, fordert 50HzT vom<br />

Betreiber der EZE <strong>zur</strong> Erhöhung der<br />

Stabilitätsgrenze den Einsatz von<br />

zusätzlichen kraftwerksseitigen<br />

Maßnahmen, z. B. Fast Valving bei<br />

thermischen EZE.<br />

19


Beispiel: Wirkung von Fast Valving bei kraftwerksnahem<br />

3-poligem Kurzschluss<br />

Kraftwerk ohne Fast Valving und FCT = 100ms Kraftwerk mit Fast Valving und FCT = 150ms<br />

0,80<br />

0,40<br />

0,00<br />

-0,40<br />

-0,80<br />

1,25<br />

1,00<br />

0,75<br />

0,50<br />

0,25<br />

0,00<br />

1,60<br />

1,20<br />

0,80<br />

0,40<br />

0,00<br />

-0,40<br />

-0,80<br />

FCT: Fault Clearing Time<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Drehzahl Abweichung in Hz<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Mech<strong>an</strong>ische Leistung in p.u.<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Elektrische Leistung in p.u.<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

16,0<br />

16,0<br />

16,0<br />

0,80<br />

0,40<br />

0,00<br />

-0,40<br />

-0,80<br />

1,25<br />

1,00<br />

0,75<br />

0,50<br />

0,25<br />

0,00<br />

1,60<br />

1,20<br />

0,80<br />

0,40<br />

0,00<br />

-0,40<br />

-0,80<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Drehzahl Abweichung in Hz<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

Netz<strong>an</strong>schluss: Sp<strong>an</strong>nung, Betrag in p.u.<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Knotensp<strong>an</strong>nung in p.u.<br />

0,0 4,0<br />

8,0<br />

12,0 [s]<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Mech<strong>an</strong>ische Leistung in p.u.<br />

ALSTOM 50 WT25E-158: Elektrische Leistung in p.u.<br />

16,0<br />

16,0<br />

16,0<br />

20


Inhalt<br />

1. Einleitung 3<br />

<strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> einen sicheren Netz- und Systembetrieb 4<br />

Schwerpunkte der Aktualisierung der Netz<strong>an</strong>schlussregeln 5<br />

2. Entwicklung des thermischen Kraftwerksparks in der Regelzone 50HzT 6<br />

Thermische EZE mit Netz<strong>an</strong>schluss am Übertragungsnetz 7<br />

Netz<strong>an</strong>schluss<strong>an</strong>träge thermischer EZE am Übertragungsnetz 8<br />

3. Wirkleistungsabgabe von <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 10<br />

Prognose der Leistungsgradienten von Wind und Verbraucherlast 12<br />

Regelgeschwindigkeit und Technische Mindestleistung von Kraftwerken 14<br />

4. Stabilitätsverbessernde Maßnahmen bei thermischen Kraftwerken 16<br />

Pendeldämpfungsgeräte 17<br />

Fast Valving 19<br />

5. Weitere <strong>Anforderungen</strong> <strong>an</strong> <strong>Erzeugungseinheiten</strong> 21<br />

Sp<strong>an</strong>nungs- Blindleistungsregelung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt 22<br />

Fault Ride Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen Kraftwerken 23<br />

Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale Forderung 24<br />

6. Zusammenfassung 25<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

21


Blindleistungsbereitstellung am Netz<strong>an</strong>schlusspunkt<br />

U in kV<br />

450<br />

440<br />

430<br />

420<br />

410<br />

400<br />

390<br />

380<br />

370<br />

360<br />

350<br />

340<br />

-0,55<br />

-0,50<br />

consumption cosφ<br />

production<br />

0,90 0,925 0,95 0,975 0,99 1,00 0,99 0,975 0,95 0,925 0,90<br />

Var 1<br />

Var 2<br />

-0,45<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

-0,40<br />

-0,35<br />

-0,30<br />

-0,25<br />

-0,20<br />

-0,15<br />

-0,10<br />

-0,05<br />

0,00<br />

0,05<br />

0,10<br />

Q/PN in p.u.<br />

0,15<br />

0,20<br />

0,25<br />

0,30<br />

0,35<br />

0,40<br />

0,45<br />

0,50<br />

0,875 0,85<br />

Bei Nennwirkleistungsabgabe muss die EZE mindestens mit einer Blindleistung gemäß der Abbildung (Var 1 oder Var 2)<br />

betrieben werden können. Bei Wirkleistungsabgabe unterhalb der Nennleistung muss die EZE mindestens die<br />

Blindleistung abgeben bzw. beziehen können, die sie bei Betrieb mit Nennleistung abgeben bzw. beziehen könnte.<br />

0,55<br />

0,60<br />

0,65<br />

22


Fault-Ride-Through – Fähigkeit (FRT) von thermischen<br />

Kraftwerken<br />

1 pu = nominal<br />

Grid Voltage Un 1 pu = rated<br />

Generator-<br />

Voltage UrG Grid Voltage before short<br />

circuit depends on operation<br />

Voltage conditions<br />

pu<br />

1.0<br />

0.9<br />

0.8<br />

0.7<br />

0.6<br />

0.5<br />

0.4<br />

0.3<br />

0.2<br />

0.1<br />

0<br />

-1 0<br />

0.7 s<br />

1<br />

1,5 s<br />

2 3 4 time in s<br />

Die EZE müssen diesen tr<strong>an</strong>sienten Sp<strong>an</strong>nungseinbruch durchfahren können. Es muss sichergestellt sein, dass infolge<br />

des Sp<strong>an</strong>nungseinbruchs und während der Phase der Sp<strong>an</strong>nungswiederkehr der Eigenbedarf (inkl. der Umrichter) und die<br />

Regel- und Schutzeinrichtungen der EZE nicht ausfallen.<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

Grid Voltage at high voltage side of the step up<br />

Tr<strong>an</strong>sformer after fault clearing:<br />

270 kV for U n = 380 kV (400 kV)<br />

Grid Voltage<br />

Generator Voltage<br />

0.15 s (short circuit in the grid)<br />

23


Schwarzstartfähigkeit thermischer EZE als optionale<br />

Forderung<br />

Brunsbüttel<br />

Iztzehoe<br />

Wilster<br />

Audorf<br />

Itzehoe/<br />

Brokdorf<br />

Kummerfel<br />

Stade Wilster d<br />

Dollern<br />

Unterweser/<br />

G<strong>an</strong>derkesee<br />

L<strong>an</strong>desbergen<br />

HH-Süd<br />

GuD-Kraftwerk<br />

Mecklar<br />

D82<br />

HH-Nord<br />

Eisenach<br />

Lübeck<br />

HH-Ost<br />

Krümmel<br />

Stadorf/<br />

Lüneburg<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

Helmstedt<br />

Pumpspeicherwerk<br />

Wolkramshausen<br />

D83<br />

tr<strong>an</strong>spower<br />

Stahlwerk Thüringen Hohenwarte<br />

II<br />

Altenfeld<br />

GoldisthGDT<br />

al<br />

Görries<br />

Wessin<br />

Perleberg<br />

Förderstedt<br />

400 kV<br />

DCKONTEK<br />

Rostock<br />

Remptendo<br />

rf<br />

Redwitz<br />

Energinet.dk<br />

Bjæverskov<br />

Güstrow<br />

Putlitz<br />

Lüdershagen<br />

Bentwisch<br />

Siedenbrünzow<br />

Markersba<br />

MAR<br />

ch<br />

Hradec<br />

Jänschwalde<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

Iven<br />

Lubmin<br />

Ragow<br />

Pasewalk<br />

a<br />

b c d<br />

g<br />

f<br />

e<br />

NauenHennigsdorf<br />

Malchow<br />

Stendal/West<br />

Wustermark<br />

Br<strong>an</strong>denbur<br />

g/<br />

Reuter<br />

a<br />

b c d e<br />

g<br />

f<br />

Neuenhagen<br />

Wolmirstedt<br />

West<br />

Thyrow<br />

S<strong>an</strong>dtorstraße<br />

Magdeburg<br />

Eisenhüttenstadt<br />

Marke<br />

Crossen<br />

Zwönitz<br />

Preilack<br />

Graustein<br />

Mikulowa<br />

Klosterm<strong>an</strong>sfeld<br />

Schwarze<br />

Pumpe<br />

Lauchstädt<br />

Taucha<br />

Schkopau<br />

Lippendorf<br />

Pulgar<br />

Eula<br />

Großdalzig<br />

Streumen<br />

Niederwartha<br />

Bärwalde Boxberg<br />

Hagenwerder<br />

Schmölln<br />

Röhrs- Freiberg/<br />

Dresden/Süd<br />

Vieselbach<br />

Großschwabhausen<br />

Weida<br />

dorf Nord<br />

Niederwiesa<br />

Herlasgrün<br />

D81<br />

Schönewal<br />

de<br />

D84<br />

Bertikow<br />

Vierraden<br />

Krajnik<br />

CEPS a.s.<br />

PSE-O S.A.<br />

- Grundsätzliche Forderungen <strong>an</strong> alle EZE<br />

(außer EEG):<br />

• Eigenbedarf-Inselbetrieb<br />

Abf<strong>an</strong>gen in den EB aus jedem zulässigem<br />

Betriebspunkt gemäß Leistungsdiagramm<br />

muss möglich sein; Betrieb im EB-IB muss<br />

mind. 2 h aufrecht erhalten werden können<br />

• Netzinselbetriebsfähigkeit<br />

Lastzuschaltungen von bis zu 10 % PN<br />

müssen möglich sein; die EZE muss Sp<strong>an</strong>nung<br />

und Blindleistung regeln können<br />

- Optionale Forderung <strong>an</strong> ausgewählte<br />

Kraftwerke:<br />

• Schwarzstartfähigkeit<br />

Starten der EZE ohne Sp<strong>an</strong>nungsvorgabe von<br />

50HzT muss möglich sein<br />

24


Zusammenfassung<br />

- Der künftige thermische Kraftwerkspark in der Regelzone von 50HzT – in der Einheit von<br />

Best<strong>an</strong>ds- und Neubaukraftwerken – muss in der Lage sein, die <strong>Anforderungen</strong> für einen<br />

sicheren Netz- und Systembetrieb zu erbringen, die aus der fortschreitenden Integration<br />

von EEG-Anlagen in das Energieversorgungsnetz resultieren<br />

- Insbesondere das Systemverhalten und die Einsatzcharakteristiken der EEG-Anlagen<br />

bedingen verbesserte Eigenschaften von thermischen Kraftwerken, um:<br />

• die Regelfähigkeit der Regelzone entsprechend der auftretenden Leistungsgradienten zu<br />

gewährleisten,<br />

• Regelleistung für PRL, SRL und MRL bereitzustellen,<br />

• Kurzschlussleistung zu liefern und rotierende Schwungmasse am Netz zu halten,<br />

• die Sp<strong>an</strong>nung im Übertragungsnetz in den vorgegebenen Grenzen zu halten,<br />

• das Stabilitätsverhalten des Übertragungsnetzes zu verbessern und<br />

• neben den Pumpspeicherwerken weitere schwarzstartfähige Kraftwerke für einen raschen<br />

Netzwiederaufbau <strong>zur</strong> Verfügung zu haben.<br />

- Die aktualisierten Netz<strong>an</strong>schlussregeln von 50HzT beschreiben dazu die notwendigen<br />

technischen Mindest<strong>an</strong>forderungen<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

25


<strong>50Hertz</strong> Tr<strong>an</strong>smission GmbH<br />

Torsten Haase<br />

Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

Eichenstraße 3A<br />

12435 Berlin<br />

torsten.haase@50hertz-tr<strong>an</strong>smission.net<br />

26.08.2010 Dr. Torsten Haase, Kundenbetreuung/Netzzug<strong>an</strong>g<br />

26

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